科学技术

中国储气库建库成套技术达世界先进水平:五项

2020-07-30 00:36

 

  2018年3月17日,由中国石油学会天然气专业委员会、中国石油勘探与生产公司、能源局联合主办的“2018中国储气库科技创新与产业发展国际高峰论坛”在重庆举办。会上,来自中石油集团、中石油西南油气田公司、中国石油学会、中国石油勘开发研究院、中国石油规划总院等单位的企业人士、行业专家,以及来自俄罗斯、法国等国家的专业人士,共同就中国储气库目前的建设现状、未来的规划、面临的挑战以及海外的经验等议题做了深入的分析与探讨。

  与会专家介绍,历经近技术攻关与矿场实践, 中国地下储气库的建设刷新了地层压力低、地层温度高、注采井深、工作压力高等4项世界纪录,解决了“注得进、存得住、采得出” 等重题,形成了气藏和盐穴两类储气库建设成套技术,取得5项关键技术创新成果,建库成套技术达到了世界先进水平。

  针对气库构造破碎、埋藏深等特点,重点解决了周期注采交变应力断层错动激活、盖层剪切失效评价难题,建立了圈闭动态密封性评价方法和指标体系,实现静态半定量向动态定量评价转变,形成了复杂地质条件气藏型储气库选址评价技术。

  针对储层物性差、非均质性强、水侵等复杂特点,以及储气库高速交替注采独有的运行方式,重点解决了气水高速互驱相渗透率变化和孔隙局部仿真模拟瓶颈,创建了分区库容参数设计和有限时率合理井网密度的预测模型,形成一整套储气库地质方案设计优化技术。

  针对储层压力枯竭、压差大、储层要求高、30~50年大排量交替注采等复杂条件与要求,重点解决了高渗地层大压差堵漏、交变载荷下水泥长期有效密封等问题,建立了不同类型气藏储气库钻完井设计技术与施工工艺,实现了安全钻井、固井、储层有效等目标。

  针对上部地层恶性漏失、储层压差漏失难题,形成气体钻井防漏、吸水树脂凝胶堵漏材料、聚氨强堵漏钻井液、有机盐无固相储层钻井液等技术体系和产品,解决了不同漏失层防漏、储层问题,研发了3种关键处理剂(纳米防塌降滤失剂、无渗透成膜处理剂、高效胺基剂),创新形成一套储层的无机盐无固相钻井液,抗200℃高温及20%NaCl和20%钻屑污染,创新形成了超低压储层防漏堵漏及储层技术。

  针对大排量交替注采工况易导致固井水泥环密封失效问题,研发了高强低弹模韧性水泥浆固井技术体系和系列产品,重点解决了高强度与低弹模韧性变形的矛盾和裂隙产生难题,有效保障井筒长期密封,形成了配套的井筒完整性的固井技术和产品。

  针对储气库“大吞大吐、注采交替、高压运行”的特点,集成创新形成了“变流量精准注采、超高压密相输送、节能高效处理”为核心的储气库地面工艺技术及标准化体系。

  研发了“入口高速气动量吸收、规整填料液滴捕集、气液旋流分离”的气液高效分离工艺,高效低温分离器处理能力提高了一倍以上;研制了立式注醇绕管式换热器,内置甘醇雾化装置解决了冻堵,实现了换热器的大型化。单套处理能力750万方/天。创新形成大规模地面高效采气处理工艺与设备。

  研制了宽气道自然冷却气缸、新型调频平衡曲轴、抗交变载荷柔性活塞杆、抗冲击气阀等核心运动部件,优化定型6列对称平衡结构主机;发明了中国最大功率高压高转速(6000千瓦43兆帕1000转/分)往复式注气压缩机组,机身振动值和能耗等关键指标优于美国同类机型。

  首创振动模态无损检测和水下精确爆燃复合制管技术,成功制造大口径高钢级双金属复合管(D660 L485),具备D1210的制造能力;首创了新型三层复合自动焊工艺,比单层镍基合金焊工艺成本降低70%;经济有效解决了采气管道腐蚀难题。建造了大口径高钢级双金属复合管道。

  建立了地质-井筒-地面“三位一体”风险管控体系。构建了储气库全生命周期完整性技术管理体系,涵盖地质、井筒、地面全系统,形成了各类体系文件、管理及技术标准125项,支撑储气库安全运行。

  以微地震监测为核心的储气库泄漏风险预警技术。针对注采交替下地质体动态密封性监测与泄漏风险预警问题,建立了储气库往复注采过程岩石形变微地震信号识别与定位技术,构架了常规监测井网与微地震协调配置监测网络,实现了储气库由井点被动监测到三维地质体泄漏风险预警的转变。

  注采井与地面设施检测评价与风险评估技术。创建了适应储气库注采工况的管柱选用、安全选材与优化设计方法,解决了管柱密封泄漏控制难题;形成了注采井监测、检测、评价、泄漏诊断与风险评估技术,实现注采井风险被动管理到主动预防的转变;建立储气库地面设施风险评估、检测评价与动设备诊断技术体系,保障了地面设施安全运行。

  针对多夹层低品位复杂盐层,研发大型造腔物理模拟装置,建立了造腔物理模拟和数值模拟技术。针对盐层埋深跨度大,研究不同类型岩石在多夹层与高温高压条件下的力学特性与盐岩蠕变规律,建立了中深层盐穴稳定性评价与库容参数优化技术。

  建立了夹层垮塌预测模型,形成了10m以上厚夹层造腔控制工艺;形成了以柴油、氮气、天然气为阻溶剂的垫层造腔控制技术,自主研发中子界面测量仪和光纤热气液界面仪,实现造腔过程油(气)水界面实时监测;自主设计了双井单腔造腔工艺,先导试验证明能够大幅提高造腔速度。

  利用盐矿老腔改建储气库能够加快建库速度,实现降本增效,以金坛盐矿老腔为研究目标,形成了老腔改建储气库技术系列;建立了以腔体经济性、密封性及稳定性为基础的老腔预选标准和筛选程序;形成了老腔修复技术;形成了井筒及腔体密封性评价技术,制定了相应企业标准。